KR102499706B1 - Urea tank vacuum cooling system for exhaust gas nox scr - Google Patents

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Abstract

본 발명은 요소수를 촉매로 사용하여 배기가스의 질소산화물을 저감하도록 구성된 배기가스 질소산화물 저감장치에 포함되는 것으로서, 요소수가 저장된 우레아 탱크; 요소수가 일부 공급되어 저장되도록 우레아 탱크의 내부에 위치하며, 요소수가 진공 압력에 의해 증발하면서 우레아 탱크에 저장된 요소수의 온도를 낮추도록 구성된 진공 냉각 탱크; 및 진공 냉각 탱크에 연결되며, 진공 냉각 탱크에 진공 압력을 제공하도록 구성된 진공 증발수단을 포함한다. 상기와 같은 본 발명은, 질소산화물의 환경규제를 만족시키기 위해서 우레아 탱크(UREA TANK) 및 공급(SUPPLY) 배관을 35도 이하로 유지시킬 수 있다.The present invention is included in an exhaust gas nitrogen oxide reduction device configured to reduce nitrogen oxides in exhaust gas using urea water as a catalyst, comprising: a urea tank in which urea water is stored; a vacuum cooling tank located inside the urea tank so that the urea water is partially supplied and stored, and configured to lower the temperature of the urea water stored in the urea tank while evaporating the urea water by vacuum pressure; and a vacuum evaporation means coupled to the vacuum cooling tank and configured to provide vacuum pressure to the vacuum cooling tank. The present invention as described above can maintain the urea tank (UREA TANK) and the supply (SUPPLY) pipe below 35 degrees in order to satisfy the environmental regulation of nitrogen oxides.

Description

배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템{UREA TANK VACUUM COOLING SYSTEM FOR EXHAUST GAS NOX SCR}Urea tank vacuum cooling system of exhaust gas nitrogen oxide reduction device {UREA TANK VACUUM COOLING SYSTEM FOR EXHAUST GAS NOX SCR}

본 발명은 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스의 질소산화물을 요소수의 암모니아에서 저감하며 요소수가 저장된 탱크를 일정 온도 이하로 유지시키는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a urea tank vacuum cooling system of an exhaust gas nitrogen oxide reduction device, and more particularly, to reduce nitrogen oxides in exhaust gas from ammonia in urea water and to maintain a tank in which urea water is stored below a certain temperature. It relates to a vacuum cooling system for a urea tank of an oxide reduction device.

최근 세계적으로 환경 규제가 강화 되고 있고 엔진 배기가스의 NOx의 규제가 ECA AREA 및 환경 규제 구역에서 3.4G/kWh로 규제가 강화 되었다.Recently, environmental regulations are being strengthened worldwide, and the regulation of NOx in engine exhaust gas has been strengthened to 3.4G/kWh in ECA AREA and environmental regulation areas.

이에 따라 특히 디젤 발전기(DIESEL GENERATOR)의 경우 배기가스의 온도가 충분히 높아 선택적 촉매 저감(SCR, Selective catalytic reduction) 장비 및 시스템의 적용을 많이 하고 있는 실정이다. SCR은 우레아(UREA)를 촉매제로 사용 하여 촉매를 통과 하는 배기가스의 NOx 함유량을 기준치 이하로 떨어뜨리는 시스템이다.Accordingly, in particular, in the case of a diesel generator (DIESEL GENERATOR), the temperature of the exhaust gas is sufficiently high, so that selective catalytic reduction (SCR) equipment and systems are frequently applied. SCR is a system that uses urea (UREA) as a catalyst to drop the NOx content of the exhaust gas passing through the catalyst below the standard value.

우레아는 요소수로 열에 의해 열분해 되어 암모니아(NH3)로 변환 되고 이것이 질소산화물과 촉매상에서 화학반응을 하여 인체에 무해한 물과 질소로 변화 하게 되는 시스템이다.Urea is a system in which urea water is thermally decomposed by heat and converted into ammonia (NH3), which is converted into water and nitrogen harmless to the human body through a chemical reaction with nitrogen oxides on a catalyst.

상기 시스템에서 Urea의 공급 장치 및 시스템은 가장 중요한 시스템 중 하나이다.In the above system, the urea supply device and system are one of the most important systems.

선박에 우레아를 적용함에 있어서는 0~35도의 온도를 항시 유지 해주어야 한다. 우레아가 35도 이상 가열될 시 층 분리가 되어 제대로 된 역할을 하지 못하게 되며, 특히 장시간 열에 노출될 시 10%, 20%, 50% 농도의 층으로 분리된다. 35도 이하로 우레아의 사용온도가 내려야만, 요구되는 균질 우레아로 환원시킬 수 있다.When applying urea to a ship, the temperature must be maintained at 0-35 degrees at all times. When urea is heated above 35 degrees, the layers separate and do not function properly. In particular, when exposed to heat for a long time, it is separated into layers of 10%, 20%, and 50% concentration. Only when the use temperature of urea is lowered to 35 degrees or less can it be reduced to the required homogeneous urea.

선박의 기관실 내부 온도는 최고45로 보고 있으며, 적도 지방을 다니는 선박의 경우 55도를 최고로 보고 있다. 즉 우레아가 층 분리가 되는 35도를 넘어 가는 상황이 발생할 수 있으며, 이에 따라 배기가스에서 질소제거가 원활하게 이루어지지 않게 된다. The maximum temperature inside the engine room of a ship is considered to be 45 degrees, and in the case of ships traveling in the equatorial region, 55 degrees is considered to be the maximum. That is, a situation where urea exceeds 35 degrees at which the layers are separated may occur, and accordingly, nitrogen removal from the exhaust gas is not performed smoothly.

본 발명은, 질소산화물의 환경규제를 만족시키기 위해서 우레아 탱크(UREA TANK) 및 공급(SUPPLY) 배관을 35도 이하로 유지시킬 수 있는 질소산화물 저감장치 우레아 탱크 진공냉각시스템을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a nitrogen oxide reduction device urea tank vacuum cooling system capable of maintaining a urea tank and a supply pipe at 35 degrees or less in order to satisfy environmental regulations for nitrogen oxides.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 요소수를 촉매로 사용하여 배기가스의 질소산화물을 저감하도록 구성된 배기가스 질소산화물 저감장치에 포함되는 것으로서, 상기 요소수가 저장된 우레아 탱크; 상기 요소수가 일부 공급되어 저장되도록 상기 우레아 탱크의 내부에 위치하며, 상기 요소수가 진공 압력에 의해 증발하면서 상기 우레아 탱크에 저장된 상기 요소수의 온도를 낮추도록 구성된 진공 냉각 탱크; 및 상기 진공 냉각 탱크에 연결되며, 상기 진공 냉각 탱크에 진공 압력을 제공하도록 구성된 진공 증발수단을 포함하는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템을 제공한다.The present invention for solving the above problems is included in an exhaust gas nitrogen oxide reduction device configured to reduce nitrogen oxides in exhaust gas by using urea water as a catalyst, comprising: a urea tank in which the urea water is stored; a vacuum cooling tank positioned inside the urea tank to supply and store a portion of the urea water, and configured to lower the temperature of the urea water stored in the urea tank while evaporating the urea water by vacuum pressure; and a vacuum evaporation means connected to the vacuum cooling tank and configured to provide vacuum pressure to the vacuum cooling tank.

상기 진공 증발수단은, 상기 진공 냉각 탱크에 진공 압력을 제공하도록 상기 진공 냉각 탱크에 연결되는 진공 냉각 이젝터; 상기 우레아 탱크의 외부에서 상기 요소수의 일부를 순환시키되, 상기 요소수를 상기 진공 냉각 이젝터의 작동유로 공급하는 진공/순환 펌프; 및 상기 우레아 탱크와 상기 진공/순환 펌프를 연결하며 상기 요소수가 순환하는 순환 라인을 포함한다.The vacuum evaporation unit may include: a vacuum cooling ejector connected to the vacuum cooling tank to provide vacuum pressure to the vacuum cooling tank; a vacuum/circulation pump for circulating a part of the urea water outside the urea tank and supplying the urea water to the working oil of the vacuum cooling ejector; and a circulation line connecting the urea tank and the vacuum/circulation pump and circulating the urea water.

상기 본 발명은 상기 진공 냉각 이젝터의 작동유로 압축 공기를 제공하도록 상기 진공 냉각 이젝터에 연결되는 공기 압축기 및 압축 공기 라인을 더 포함할 수 있다.The present invention may further include an air compressor and a compressed air line connected to the vacuum-cooled ejector to provide compressed air as a working oil of the vacuum-cooled ejector.

상기 본 발명은 상기 진공 냉각 이젝터의 작동유로 보일러 증기를 제공하도록 상기 진공 냉각 이젝터에 연결되는 보일러 및 증기 라인을 더 포함할 수 있다.The present invention may further include a boiler and a steam line connected to the vacuum cooling ejector to provide boiler steam as a working oil of the vacuum cooling ejector.

상기 진공 냉각 탱크는 탱크 수위를 측정하는 레벨 스위치를 구비하며, 상기 진공 냉각 탱크에는 상기 레벨 스위치의 감지된 레벨에 의해 상기 우레아 탱크의 요소수를 상기 진공 냉각 탱크로 공급하기 위한 주입 라인이 연결되며, 상기 주입 라인에는 상기 주입 라인의 단속을 위한 주입 밸브가 마련될 수 있다.The vacuum cooling tank has a level switch for measuring the tank level, and an injection line for supplying urea water from the urea tank to the vacuum cooling tank is connected to the vacuum cooling tank according to the level detected by the level switch. , An injection valve for regulating the injection line may be provided in the injection line.

상기 본 발명은 상기 우레아 탱크의 요소수를 상기 순환 라인을 통해 엔진의 배기 라인에 공급하는 우레아 공급펌프부; 상기 우레아 공급펌프부의 전단부에서 상기 진공 냉각 이젝터의 요소수가 유입되도록 상기 진공 냉각 이젝터에 연결되는 요소수 환수라인; 및 상기 요소수 환수라인의 요소수가 상기 우레아 탱크와 상기 순환 라인 중 한쪽으로 유동하도록 상기 요소수 환수라인에 마련되는 복수의 환수 밸브를 포함할 수 있다.The present invention is a urea supply pump unit for supplying the urea water of the urea tank to the exhaust line of the engine through the circulation line; a urea water return line connected to the vacuum cooling ejector so that the urea water of the vacuum cooling ejector flows in from the front end of the urea supply pump unit; and a plurality of return valves provided in the urea water return line so that the urea water in the urea water return line flows to one of the urea tank and the circulation line.

상기 본 발명은 상기 우레아 탱크의 요소수가 공급되어 배기가스에 혼합되도록 상기 엔진의 배기 라인에 연결되는 믹싱부; 상기 믹싱부에서 상기 배기가스에 요소수를 혼합시키는 믹싱 플레이트; 및 상기 믹싱부에 연결되며, 상기 요소수를 압축공기와 혼합하여 상기 믹싱 플레이트에 분사하는 요소수 주입부를 더 포함할 수 있다.The present invention includes a mixing unit connected to the exhaust line of the engine so that urea water from the urea tank is supplied and mixed with exhaust gas; a mixing plate mixing urea water with the exhaust gas in the mixing unit; and a urea water injection unit connected to the mixing unit, mixing the urea water with compressed air and injecting the urea water into the mixing plate.

상기 본 발명은 상기 순환 라인에 배치되어 상기 순환 라인의 요소수 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하며, 상기 온도센서가 배치되는 상기 순환 라인은 상기 우레아 공급펌프부와 상기 요소수 주입부를 연결하는 것으로서, 상기 온도센서가 34도 이상으로 요소수의 온도를 감지하는 경우, 상기 진공/순환 펌프가 가동되면서 상기 진공 냉각 이젝터가 가동될 수 있다.The present invention further includes a temperature sensor disposed in the circulation line to measure the temperature of the urea water in the circulation line, and the circulation line in which the temperature sensor is disposed connects the urea supply pump unit and the urea water injection unit. As such, when the temperature sensor senses the temperature of the urea water at 34 degrees or more, the vacuum cooling ejector may be operated while the vacuum/circulation pump is operated.

상기와 같이 기술된 본 발명은, 질소산화물의 환경규제를 만족시키기 위해서 우레아 탱크(UREA TANK) 및 공급(SUPPLY) 배관을 35도 이하로 유지시킬 수 있는 질소산화물 저감장치 우레아 탱크 진공냉각시스템을 제공할 수 있다.The present invention described above provides a nitrogen oxide reduction device urea tank vacuum cooling system capable of maintaining a urea tank and a supply pipe at 35 degrees or less in order to satisfy environmental regulations of nitrogen oxides. can do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 우레아 탱크이다.1 is a block diagram of a urea tank vacuum cooling system of an exhaust gas nitrogen oxide reduction device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is the urea tank of Figure 1;

본 발명에 따른 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템은 요소수를 촉매로 사용하여 배기가스의 질소산화물을 저감하도록 구성된 배기가스 질소산화물 저감장치에 포함되거나 연결된 것이다.The urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device according to the present invention is included in or connected to the exhaust gas nitrogen oxide reduction device configured to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas using urea water as a catalyst.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템을 배기가스 질소산화물 저감장치와 관련된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a urea tank vacuum cooling system of an exhaust gas nitrogen oxide reduction apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to drawings related to the exhaust gas nitrogen oxide reduction apparatus.

하기에서 참조하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 도면에서는 조선, 플랜트, 설비 관련 도면에 사용된 부품의 기호들을 배치 조합한 것으로서, 설명되지 않는 기호나 라인은 기호 및 연결 관계에 따른 작용 속성을 갖는 것으로 이해되어야 한다.In the drawing according to an embodiment of the present invention, which is referred to below, symbols of parts used in drawings related to shipbuilding, plants, and facilities are arranged and combined, and symbols or lines that are not described represent action properties according to symbols and connection relationships. should be understood as having

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템은, 엔진(10)의 배기가스에서 질소 산화물을 제거하는 선택적 환원촉매 분사장치(SCR, 20)로 제공되기 위한 요소수가 저장된 우레아 탱크(100), 우레아 탱크(100)에 저장된 요소수의 온도를 낮추도록 구성된 진공 냉각 탱크(110), 및 진공 냉각 탱크(110)에 진공 압력을 제공하도록 구성된 진공 증발수단(120)을 포함한다.1 and 2, the urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device according to an embodiment of the present invention is a selective reduction catalyst injection device for removing nitrogen oxides from the exhaust gas of the engine 10 ( SCR, 20), the urea tank 100 in which the urea water is stored, the vacuum cooling tank 110 configured to lower the temperature of the urea water stored in the urea tank 100, and the vacuum pressure in the vacuum cooling tank 110 and a vacuum evaporation means 120 configured to provide

진공 냉각 탱크(110)는 요소수가 일부 공급되어 저장되도록 우레아 탱크(100)의 내부에 위치하며 요소수가 진공 압력에 의해 증발하도록 구성된 것이다.The vacuum cooling tank 110 is located inside the urea tank 100 so that a portion of the urea water is supplied and stored, and is configured to evaporate the urea water by vacuum pressure.

진공 증발수단(120)은 진공 냉각 탱크(110)에 연결되어 진공 냉각 탱크(110)의 압력을 낮추어 더 낮은 온도에서 증발이 일어나도록 진공 압력을 제공하는 것이다.The vacuum evaporation means 120 is connected to the vacuum cooling tank 110 to lower the pressure of the vacuum cooling tank 110 to provide vacuum pressure so that evaporation occurs at a lower temperature.

이러한 진공 증발수단(120)은 진공 냉각 탱크(110)에서 증발 온도 하강에 따른 증발과 흡열이 일어나도록 하며, 진공 냉각 탱크(110)에 의해 시스템에 사용되는 요소수 온도가 떨어진다. 진공 냉각 탱크(110)의 온도 하강에 의해 우레아 탱크(100)와 순환 라인(123)의 요소수 온도가 떨어지게 된다.The vacuum evaporation means 120 causes evaporation and heat absorption to occur as the evaporation temperature decreases in the vacuum cooling tank 110, and the temperature of the urea water used in the system drops by the vacuum cooling tank 110. As the temperature of the vacuum cooling tank 110 decreases, the temperature of the urea water in the urea tank 100 and the circulation line 123 decreases.

진공 냉각 탱크(110)는 우레아 탱크(100)가 주위 온도 변화에 따라 요소수의 사용이 어렵게 되는 35도 이상으로, 우레아 탱크(100)에 저장된 요소수가 온도 변화가 일어나는 현상을 차단한다.The vacuum cooling tank 110 blocks a phenomenon in which the temperature of the urea water stored in the urea tank 100 changes to a temperature higher than 35 degrees, which makes it difficult to use the urea water according to the change in ambient temperature of the urea tank 100.

진공 냉각 탱크(110)는 탱크 수위를 측정하는 레벨 스위치(111)를 구비한다. 진공 냉각 탱크(110)의 레벨 스위치(111)에 의해 진공 냉각 탱크(110)의 요소수 레벨이 일정 이하로 감지되면, 진공 냉각 탱크(110)로 우레아 탱크(100)의 요소수가 보충된다.The vacuum cooling tank 110 has a level switch 111 for measuring the tank level. When the level of the urea solution in the vacuum cooling tank 110 is detected below a certain level by the level switch 111 of the vacuum cooling tank 110, the urea solution in the urea tank 100 is replenished with the vacuum cooling tank 110.

진공 냉각 탱크(110)에는 레벨 스위치(111)의 감지된 레벨에 의해 우레아 탱크(100)의 요소수를 진공 냉각 탱크(110)로 공급하기 위한 주입 라인(112)이 연결되며, 주입 라인(112)에는 주입 라인(112)의 단속을 위한 주입 밸브(115)가 마련된다. 레벨 스위치(111)의 레벨 감지와 함께 주입 밸브(115)가 열리면서 주입 라인(112)을 통해 요소수가 진공 냉각 탱크(110)로 보충될 수 있다.An injection line 112 for supplying urea water in the urea tank 100 to the vacuum cooling tank 110 is connected to the vacuum cooling tank 110 by the detected level of the level switch 111, and the injection line 112 ) is provided with an injection valve 115 for interruption of the injection line 112. When the level of the level switch 111 is detected, the injection valve 115 is opened, and urea water may be replenished to the vacuum cooling tank 110 through the injection line 112 .

이러한 레벨 스위치(111)의 레벨 감지와 시스템의 밸브 단속 및 펌프들에 대한 제어는 시스템의 모든 제어 신호라인들이 연결된 제어부(150)에 의해 수행된다.Level detection of the level switch 111 and control of valves and pumps of the system are performed by the control unit 150 to which all control signal lines of the system are connected.

도 1과 도 2를 참조하면, 진공 증발수단(120)은, 진공 냉각 탱크(110)에 진공 압력을 제공하도록 진공 냉각 탱크(110)에 연결되는 진공 냉각 이젝터(121), 우레아 탱크(100)의 외부에서 요소수의 일부를 순환시키되, 요소수를 진공 냉각 이젝터(121)의 작동유로 공급하는 진공/순환 펌프(122), 및 우레아 탱크(100)와 진공/순환 펌프(122)를 연결하며 요소수가 순환하는 순환 라인(123)을 포함한다.1 and 2, the vacuum evaporation unit 120 includes a vacuum cooling ejector 121 connected to the vacuum cooling tank 110 to provide vacuum pressure to the vacuum cooling tank 110, and a urea tank 100. A vacuum/circulation pump 122 that circulates a part of the urea water from the outside and supplies the urea water as the working oil of the vacuum cooling ejector 121, and connects the urea tank 100 and the vacuum/circulation pump 122, It includes a circulation line 123 through which urea water is circulated.

진공 냉각 이젝터(121)는 작동유에 의해 가동되어 진공 냉각 탱크(110)에 진공 압력을 제공하도록 구성된 것이다.The vacuum cooling ejector 121 is operated by hydraulic oil to provide vacuum pressure to the vacuum cooling tank 110 .

진공/순환 펌프(122)는 배기가스에 공급되는 요소수를 진공 냉각 이젝터(121)로 펌핑 이송하는 것이다.The vacuum/circulation pump 122 pumps and transfers the urea water supplied to the exhaust gas to the vacuum cooling ejector 121 .

이러한 진공/순환 펌프(122)의 가동과 가동 중단은 제어부(150)에 의해 수행된다. 진공/순환 펌프(122)가 가동되어 순환 라인(123)을 통해 공급되는 요소수가 진공/순환 펌프(122)를 통해 가압되어 진공 냉각 이젝터(121)의 작동 유체로 공급되고, 진공 냉각 탱크(110)와 진공 냉각 이젝터(121)의 연결 라인을 통해 진공 냉각 탱크(110) 내 공기가 투입 유체로 진공 냉각 이젝터(121)에 투입됨으로써 진공 냉각 이젝터(121)가 작동되어 진공 냉각 탱크(110) 내 압력을 낮추어, 진공 냉각 탱크(110)에 진공 압력이 형성된다.The operation and shutdown of the vacuum/circulation pump 122 is performed by the controller 150 . The vacuum/circulation pump 122 is operated and the urea water supplied through the circulation line 123 is pressurized through the vacuum/circulation pump 122 and supplied as the working fluid of the vacuum cooling ejector 121, and the vacuum cooling tank 110 ) and the vacuum cooling ejector 121, the air in the vacuum cooling tank 110 is injected into the vacuum cooling ejector 121 as an input fluid, so that the vacuum cooling ejector 121 is operated and the inside of the vacuum cooling tank 110 By lowering the pressure, a vacuum pressure is formed in the vacuum cooling tank 110 .

상기와 같이 진공 증발수단(120)은 우레아 탱크(100)의 온도가 34도가 되거나, 우레아 탱크(100)에서 배기 라인으로 이송되는 요소수의 34도가 되면 작동되어 진공 냉각 탱크(110)에 진공을 가한다. 이에 따라 진공 냉각 탱크(110)의 내부에서 증발이 일어나며, 증발 현상에 따른 흡열 작용에 의해 우레아 탱크(100)의 온도 상승이 차단된다.As described above, the vacuum evaporation means 120 is operated when the temperature of the urea tank 100 reaches 34 degrees or the urea water transferred from the urea tank 100 to the exhaust line reaches 34 degrees, and a vacuum is applied to the vacuum cooling tank 110. apply Accordingly, evaporation occurs inside the vacuum cooling tank 110, and the temperature rise of the urea tank 100 is blocked by the heat absorbing action according to the evaporation phenomenon.

상기의 진공 증발수단(120)에는 진공 냉각 이젝터(121)의 작동유로 압축 공기를 제공하도록 진공 냉각 이젝터(121)에 연결되는 공기 압축기(130) 및 라인 단속을 위한 밸브들이 있는 압축 공기 라인(131)이 더 포함될 수 있다. 공기 압축기(130)의 압축 공기가 진공 냉각 이젝터(121)의 작동 유체로 공급되고, 진공 냉각 탱크(110)와 진공 냉각 이젝터(121)의 연결 라인을 통해 진공 냉각 탱크(110) 내 공기가 투입 유체로 진공 냉각 이젝터(121)에 투입됨으로써 진공 냉각 이젝터(121)가 작동되어 진공 냉각 탱크(110) 내 압력을 낮추어, 진공 냉각 탱크(110)에 진공 압력이 형성된다. 진공 냉각 탱크(110) 내 증발 작용에 의해 우레아 탱크(100)의 온도가 제어된다.The vacuum evaporation unit 120 includes an air compressor 130 connected to the vacuum cooling ejector 121 to provide compressed air as a working fluid of the vacuum cooling ejector 121 and a compressed air line 131 having valves for shutting off the line. ) may be further included. Compressed air from the air compressor 130 is supplied as the working fluid of the vacuum cooling ejector 121, and air in the vacuum cooling tank 110 is introduced through a connection line between the vacuum cooling tank 110 and the vacuum cooling ejector 121. By being injected into the vacuum cooling ejector 121 as a fluid, the vacuum cooling ejector 121 is operated to lower the pressure in the vacuum cooling tank 110, and vacuum pressure is formed in the vacuum cooling tank 110. The temperature of the urea tank 100 is controlled by evaporation in the vacuum cooling tank 110.

상기의 진공 증발수단(120)에는 진공 냉각 이젝터(121)의 작동유로 보일러(140)의 증기를 제공하도록 진공 냉각 이젝터(121)에 연결되는 보일러(140) 및 라인 단속을 위한 밸브들이 있는 증기 라인(141)이 더 포함될 수 있다. 보일러(140)의 증기가 진공 냉각 이젝터(121)의 작동 유체로 공급되고, 진공 냉각 탱크(110)와 진공 냉각 이젝터(121)의 연결 라인을 통해 진공 냉각 탱크(110) 내 공기가 투입 유체로 진공 냉각 이젝터(121)에 투입됨으로써 진공 냉각 이젝터(121)가 작동되어 진공 냉각 탱크(110) 내 압력을 낮추어, 진공 냉각 탱크(110)에 진공 압력이 형성된다. 따라서, 진공 냉각 이젝터(121)는 상기의 요소수나 압축 공기 뿐만 아니라 보일러(140)의 증기에 의해서도 작동될 수 있다.The vacuum evaporation unit 120 includes a boiler 140 connected to the vacuum cooling ejector 121 to provide steam from the boiler 140 as a working oil of the vacuum cooling ejector 121 and a steam line having valves for shutting off the line. (141) may be further included. The steam of the boiler 140 is supplied as the working fluid of the vacuum cooling ejector 121, and the air in the vacuum cooling tank 110 is supplied as the input fluid through the connection line between the vacuum cooling tank 110 and the vacuum cooling ejector 121. By being put into the vacuum cooling ejector 121, the vacuum cooling ejector 121 is operated to lower the pressure in the vacuum cooling tank 110, and vacuum pressure is formed in the vacuum cooling tank 110. Therefore, the vacuum cooling ejector 121 may be operated not only by the urea water or compressed air, but also by the steam of the boiler 140.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템은, 우레아 탱크(100)의 요소수를 순환 라인(123)을 통해 배기 라인에 공급하는 우레아 공급펌프부(160)와, 우레아 공급펌프부(160)의 전단부에서 진공 냉각 이젝터(121)의 요소수가 유입되도록 진공 냉각 이젝터(121)에 연결되는 요소수 환수라인(161)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, in the urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device according to an embodiment of the present invention, urea water in the urea tank 100 is supplied to the exhaust line through the circulation line 123. It may include a supply pump unit 160 and a urea water return line 161 connected to the vacuum cooling ejector 121 so that the urea water of the vacuum cooling ejector 121 flows in from the front end of the urea supply pump unit 160. there is.

우레아 공급펌프부(160)는 선택적 환원촉매 분사장치(SCR)에 연결되며, 진공/순환 펌프(122)에 연결되는 순환 라인(123)에 요소수를 펌핑하여 보내는 것이다.The urea supply pump unit 160 is connected to the selective reduction catalyst injection device (SCR) and pumps and sends urea water to the circulation line 123 connected to the vacuum/circulation pump 122.

이러한 우레아 공급펌프부(160)는 요소수의 이송을 수행하는 복수의 메인 펌프(163)를 포함한다. 진공 냉각 이젝터(121)에서 사용된 요소수는 우레아 공급펌프부(160) 측으로 요소수를 보내지거나 우레아 탱크(100)로 환수된다. The urea supply pump unit 160 includes a plurality of main pumps 163 for transporting urea water. The urea water used in the vacuum cooling ejector 121 is sent to the urea supply pump unit 160 or returned to the urea tank 100.

요소수 환수라인(161)의 상부와 하부에는, 진공 냉각 이젝터(121)에 연결된 요소수 환수라인(161)의 요소수가 우레아 탱크(100)와 순환 라인(123) 중 한쪽으로 유동하도록 복수의 환수 밸브(162', 162")가 배치된다. 상부에 배치된 환수 밸브(162')가 열리면 요소수는 우레아 탱크(100)로 유입되며, 하부에 배치된 환수 밸브(162")가 열리면 요소수는 우레아 공급펌프부(160) 측으로 유동된다.In the upper and lower portions of the urea water return line 161, a plurality of return water such that the urea water of the urea water return line 161 connected to the vacuum cooling ejector 121 flows to one of the urea tank 100 and the circulation line 123. Valves 162' and 162" are disposed. When the upper drain valve 162' is opened, urea water flows into the urea tank 100, and when the lower drain valve 162" is opened, urea water flows into the urea tank 100. is flowed toward the urea supply pump unit 160.

우레아 탱크(100)와 순환 라인(123)에는 요소수 온도를 측정하는 온도센서(170)가 배치된다. 온도센서(170)가 배치된 순환 라인(123)은 우레아 공급펌프부(160)와 요수수 주입부(185)를 연결하는 것이다.A temperature sensor 170 for measuring the temperature of the urea water is disposed in the urea tank 100 and the circulation line 123. The circulation line 123 in which the temperature sensor 170 is disposed connects the urea supply pump unit 160 and the irrigation water injection unit 185.

제어부(150)에서, 우레아 탱크(100)와 순환 라인(123)에 배치된 온도센서(170)들 중 하나가 34도 이상으로 요소수의 온도를 감지하는 경우, 진공/순환 펌프(122)가 가동되면서 진공 냉각 이젝터(121)가 가동되며, 우레아 탱크(100)의 요소수 온도 상승이 제한되거나 온도가 하강한다.In the controller 150, when one of the temperature sensors 170 disposed in the urea tank 100 and the circulation line 123 detects the temperature of urea water as 34 degrees or more, the vacuum/circulation pump 122 While operating, the vacuum cooling ejector 121 is operated, and the temperature rise of the urea water in the urea tank 100 is limited or the temperature decreases.

도 1을 참조하면, 순환 라인(123)에는 우레아 탱크(100)의 요소수가 공급되어 배기가스에 혼합되도록 엔진의 배기 라인에 연결되는 믹싱부(180)가 연결된다. 믹싱부(180)에는 배기가스에 요소수를 혼합시키는 믹싱 플레이트(181)가 구비된다. 믹싱부(180)에는 요소수를 압축공기와 혼합하여 믹싱 플레이트(181)에 분사하는 요소수 주입부(185)가 연결된다.Referring to FIG. 1 , a mixing unit 180 connected to an engine exhaust line is connected to the circulation line 123 so that urea water in the urea tank 100 is supplied and mixed with the exhaust gas. The mixing unit 180 includes a mixing plate 181 that mixes urea water with exhaust gas. The mixing unit 180 is connected to a urea water injection unit 185 that mixes urea water with compressed air and injects the urea water into the mixing plate 181 .

믹싱부(180)는 상기의 선택적 환원촉매 분사장치(SCR, 20)의 하부에 배치된 것으로서, 믹싱 플레이트(181)에 의해 요소수와 압축 공기가 혼합되며, 그 혼합물은 선택적 환원촉매 분사장치(SCR, 20)에 공급된다.The mixing unit 180 is disposed below the selective reduction catalyst injection device (SCR, 20), and urea water and compressed air are mixed by the mixing plate 181, and the mixture is a selective reduction catalyst injection device ( SCR, 20).

제어부(150)는 진공/순환 펌프(122)의 작동 및 각종 밸브류의 열고 닫음을 관장하는 장치로서, 진공/순환 펌프(122), 압축공기, 증기를 각각 선택할 때 관련된 밸브들을 조절함으로써 요소수 온도가 34도 넘을 경우에만 각 장치들이 작동할 수 있도록 하여 에너지 절감을 수행할 수 있다.The control unit 150 is a device in charge of the operation of the vacuum/circulation pump 122 and the opening and closing of various valves, and controls the number of elements by adjusting the valves related to the selection of the vacuum/circulation pump 122, compressed air, and steam, respectively. Energy savings can be achieved by enabling each device to operate only when the temperature exceeds 34 degrees.

이하에서는, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템의 우레아 탱크를 냉각시키는 요소들에 대해 더 설명한다.Hereinafter, elements for cooling the urea tank of the urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device according to an embodiment of the present invention will be further described with reference to FIGS. 1 and 2 .

본 발명은 밀폐된 진공 냉각 탱크(110)에 진공을 발생시킬 시 증발 온도가 떨어지게 되고, 증발이 발생하면서 탱크의 온도가 하강한다는 원리가 적용된 것이다.The present invention applies the principle that the evaporation temperature decreases when a vacuum is generated in the sealed vacuum cooling tank 110, and the temperature of the tank decreases while evaporation occurs.

증발이 일어나는 진공 냉각 탱크(110)가 우레아 탱크(100)의 내부에 위치하며, 진공 냉각 이젝터(121)를 통해 진공을 발생시켜 온도가 낮아지게 된다.A vacuum cooling tank 110 in which evaporation takes place is located inside the urea tank 100, and the temperature is lowered by generating a vacuum through the vacuum cooling ejector 121.

진공 냉각 이젝터(121)는 진공/순환 펌프(122)의 압력에너지를 통해 진공을 발생시키며, 진공/순환 펌프(122)는 관내에 적체 되어있는 요소수를 순환시키는 역할 또한 같이 한다. 이러한 진공/순환 펌프(122)는 에너지가 절감되도록 요소수 탱크의 온도가 34도 이상일 때에만 가동된다.The vacuum cooling ejector 121 generates a vacuum through the pressure energy of the vacuum/circulation pump 122, and the vacuum/circulation pump 122 also serves to circulate the urea water accumulated in the pipe. This vacuum/circulation pump 122 is operated only when the temperature of the urea water tank is 34 degrees or more to save energy.

진공/순환 펌프(122)를 이용한 탱크 진공 방법 이외에 선박에서 손쉽게 구할 수 있는 압축공기와 증기를 사용하여 진공 냉각 이젝터(121)를 작동시킬 수도 있다.In addition to the tank vacuum method using the vacuum/circulation pump 122, the vacuum cooling ejector 121 may be operated using compressed air and steam readily available on ships.

공기 압축기(130)의 압축 공기 또는 보일러(140)의 증기가 진공 냉각 이젝터(121)의 작동유로 사용되는 경우, 진공/순환 펌프(122)의 작동은 당연히 정지된다. 진공/순환 펌프(122)의 전단과 후단에 있는 진공 펌프 밸브(124, 125)는 닫힌다.When the compressed air of the air compressor 130 or steam of the boiler 140 is used as the working oil of the vacuum cooling ejector 121, the operation of the vacuum/circulation pump 122 naturally stops. The vacuum pump valves 124 and 125 before and after the vacuum/circulation pump 122 are closed.

환수 밸브(162')는 압축 공기가 진공 냉각 이젝터(121)의 작동유로 사용되는 경우 개방된다. 다른 환수 밸브(162")는 진공/순환 펌프(122) 가동 시에 개방되며, 환수 밸브(162''')는 증기가 작동유로 사용되는 경우 개방된다.The return valve 162' is opened when compressed air is used as a working fluid for the vacuum cooling ejector 121. Another return valve 162" is opened when the vacuum/circulation pump 122 is running, and a return valve 162''' is opened when steam is used as a hydraulic fluid.

이때는 공기 압축기(130)와 관련된 밸브를 열면서 제어부(150)에서 진공/순환 펌프(122)와 관련된 밸브를 닫고, 압축공기를 이용하여 진공 냉각 이젝터(121)를 작동시킨다. 또한 증기 라인(141)의 조절 밸브 또한 당연히 닫혀 있게 된다. 진공을 발생시키고 남은 압축 공기는 일부 요소수가 있을 수 있기 때문에 진공 냉각 이젝터(121)의 상부에 연결된 압축 공기 순환 라인(132)을 통해 다시 우레아 탱크(100)로 유입된다.At this time, while opening the valve associated with the air compressor 130, the valve associated with the vacuum/circulation pump 122 is closed in the control unit 150, and the vacuum cooling ejector 121 is operated using compressed air. Also, the regulating valve of the steam line 141 is naturally closed. The compressed air remaining after the vacuum is generated is introduced into the urea tank 100 again through the compressed air circulation line 132 connected to the upper part of the vacuum cooling ejector 121 because there may be some urea water.

보일러(140)에 연결된 증기 라인(141)의 조절 밸브를 열어 증기에 의해 진공 냉각 이젝터(121)를 작동시킬 때에는, 증기 라인(141)의 조절 밸브들이 열리고 공기 압축기(130) 조절 밸브 및 진공/순환 펌프 및 그 밸브는 닫히게 된다. 증기는 응축수 순환기(142)를 거쳐 보일러(140)에서 다시 가열된 다음에 증기 라인(141)을 따라 순환되면서, 진공 냉각 이젝터(121)를 작동시킨다.When the control valve of the steam line 141 connected to the boiler 140 is opened to operate the vacuum cooling ejector 121 by steam, the control valves of the steam line 141 are opened and the control valve of the air compressor 130 and the vacuum / The circulation pump and its valves are closed. The steam is heated again in the boiler 140 through the condensate circulator 142 and then circulated along the steam line 141 to operate the vacuum cooling ejector 121 .

한편, 또 다른 환수 밸브(162''')는 증기 라인(141)에 배치되어 응축수 순환기(142) 측으로 증기를 환수시키기 위한 밸브로서, 증기의 작동유 사용 시에 개방되며, 진공 냉각 이젝터(121)에서 다른 작동유의 사용 시에는 닫힌다.On the other hand, another return valve 162''' is disposed in the steam line 141 and is a valve for returning steam to the condensate circulator 142, and is opened when steam working oil is used, and the vacuum cooling ejector 121 It is closed when other hydraulic fluids are used in

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.As described above, one embodiment of the present invention has been described, but based on this, those skilled in the art can add, change, Various modifications and changes may be made to the present invention by deletion or addition, and this will also be included within the scope of the present invention.

100: 우레아 탱크 110: 진공 냉각 탱크
111: 레벨 스위치 112: 주입 라인
115: 주입 밸브 120: 진공 증발수단
121: 진공 냉각 이젝터 122: 진공/순환 펌프
123: 순환 라인 124: 펌프 밸브
130: 공기 압축기 131: 압축 공기 라인
132: 압축 공기 순환 라인 140: 보일러
141: 증기 라인 150: 제어부
160: 우레아 공급펌프부 161: 요소수 환수라인
162', 162", 162''': 환수 밸브
163: 메인 펌프 170: 온도센서
180: 믹싱부 181: 믹싱 플레이트
185: 요소수 주입부100: urea tank 110: vacuum cooling tank
111: level switch 112: injection line
115: injection valve 120: vacuum evaporation means
121: vacuum cooling ejector 122: vacuum/circulation pump
123: circulation line 124: pump valve
130: air compressor 131: compressed air line
132: compressed air circulation line 140: boiler
141: steam line 150: control unit
160: urea supply pump unit 161: urea water return line
162', 162", 162''': return valve
163: main pump 170: temperature sensor
180: mixing unit 181: mixing plate
185: urea water injection unit

Claims (8)

요소수를 촉매로 사용하여 배기가스의 질소산화물을 저감하도록 구성된 배기가스 질소산화물 저감장치에 포함되는 것으로서,
상기 요소수가 저장된 우레아 탱크;
상기 요소수가 일부 공급되어 저장되도록 상기 우레아 탱크의 내부에 위치하며, 상기 요소수가 진공 압력에 의해 증발하면서 상기 우레아 탱크에 저장된 상기 요소수의 온도를 낮추도록 구성된 진공 냉각 탱크; 및
상기 진공 냉각 탱크에 연결되며, 상기 진공 냉각 탱크에 진공 압력을 제공하도록 구성된 진공 증발수단을 포함하는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템.As included in an exhaust gas nitrogen oxide reduction device configured to reduce nitrogen oxides in exhaust gas using urea water as a catalyst,
a urea tank in which the urea water is stored;
a vacuum cooling tank positioned inside the urea tank to supply and store a portion of the urea water, and configured to lower the temperature of the urea water stored in the urea tank while evaporating the urea water by vacuum pressure; and
The urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device including a vacuum evaporation means connected to the vacuum cooling tank and configured to provide a vacuum pressure to the vacuum cooling tank. 제 1 항에 있어서,
상기 진공 증발수단은,
상기 진공 냉각 탱크에 진공 압력을 제공하도록 상기 진공 냉각 탱크에 연결되는 진공 냉각 이젝터;
상기 우레아 탱크의 외부에서 상기 요소수의 일부를 순환시키되, 상기 요소수를 상기 진공 냉각 이젝터의 작동유로 공급하는 진공/순환 펌프; 및
상기 우레아 탱크와 상기 진공/순환 펌프를 연결하며 상기 요소수가 순환하는 순환 라인을 포함하는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템.According to claim 1,
The vacuum evaporation means,
a vacuum cooling ejector connected to the vacuum cooling tank to provide vacuum pressure to the vacuum cooling tank;
a vacuum/circulation pump for circulating a part of the urea water outside the urea tank and supplying the urea water to the working oil of the vacuum cooling ejector; and
The urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device including a circulation line connecting the urea tank and the vacuum / circulation pump and circulating the urea water. 제 2 항에 있어서,
상기 진공 냉각 이젝터의 작동유로 압축 공기를 제공하도록 상기 진공 냉각 이젝터에 연결되는 공기 압축기 및 압축 공기 라인을 더 포함하는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템.According to claim 2,
The urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device further comprising an air compressor and a compressed air line connected to the vacuum cooling ejector to provide compressed air as a working oil of the vacuum cooling ejector. 제 2 항에 있어서,
상기 진공 냉각 이젝터의 작동유로 보일러 증기를 제공하도록 상기 진공 냉각 이젝터에 연결되는 보일러 및 증기 라인을 더 포함하는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템.According to claim 2,
The urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device further comprising a boiler and a steam line connected to the vacuum cooling ejector to provide boiler steam as a working oil of the vacuum cooling ejector. 제 2 항에 있어서,
상기 진공 냉각 탱크는 탱크 수위를 측정하는 레벨 스위치를 구비하며,
상기 진공 냉각 탱크에는 상기 레벨 스위치의 감지된 레벨에 의해 상기 우레아 탱크의 요소수를 상기 진공 냉각 탱크로 공급하기 위한 주입 라인이 연결되며, 상기 주입 라인에는 상기 주입 라인의 단속을 위한 주입 밸브가 마련되는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템.According to claim 2,
The vacuum cooling tank has a level switch for measuring the tank level,
An injection line for supplying urea water from the urea tank to the vacuum cooling tank is connected to the vacuum cooling tank by the level detected by the level switch, and an injection valve for regulating the injection line is provided in the injection line. The urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 우레아 탱크의 요소수를 상기 순환 라인을 통해 엔진의 배기 라인에 공급하는 우레아 공급펌프부;
상기 우레아 공급펌프부의 전단부에서 상기 진공 냉각 이젝터의 요소수가 유입되도록 상기 진공 냉각 이젝터에 연결되는 요소수 환수라인; 및
상기 요소수 환수라인의 요소수가 상기 우레아 탱크와 상기 순환 라인 중 한쪽으로 유동하도록 상기 요소수 환수라인에 마련되는 복수의 환수 밸브를 포함하는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템.According to any one of claims 2 to 5,
a urea supply pump unit supplying urea water from the urea tank to an exhaust line of an engine through the circulation line;
a urea water return line connected to the vacuum cooling ejector so that the urea water of the vacuum cooling ejector flows in from the front end of the urea supply pump unit; and
The urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device including a plurality of return valves provided in the urea water return line so that the urea water in the urea water return line flows to one of the urea tank and the circulation line. 제 6 항에 있어서,
상기 우레아 탱크의 요소수가 공급되어 배기가스에 혼합되도록 상기 엔진의 배기 라인에 연결되는 믹싱부;
상기 믹싱부에서 상기 배기가스에 요소수를 혼합시키는 믹싱 플레이트; 및
상기 믹싱부에 연결되며, 상기 요소수를 압축공기와 혼합하여 상기 믹싱 플레이트에 분사하는 요소수 주입부를 더 포함하는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템.According to claim 6,
a mixing unit connected to an exhaust line of the engine so that urea water from the urea tank is supplied and mixed with exhaust gas;
a mixing plate mixing urea water with the exhaust gas in the mixing unit; and
The urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device is connected to the mixing unit, further comprising a urea water injection unit for mixing the urea water with compressed air and spraying it to the mixing plate. 제 7 항에 있어서,
상기 순환 라인에 배치되어 상기 순환 라인의 요소수 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하며,
상기 온도센서가 배치되는 상기 순환 라인은 상기 우레아 공급펌프부와 상기 요소수 주입부를 연결하는 것으로서,
상기 온도센서가 34도 이상으로 요소수의 온도를 감지하는 경우, 상기 진공/순환 펌프가 가동되면서 상기 진공 냉각 이젝터가 가동되는 배기가스 질소산화물 저감장치의 우레아 탱크 진공냉각시스템.According to claim 7,
Further comprising a temperature sensor disposed in the circulation line to measure the temperature of the urea water in the circulation line,
The circulation line in which the temperature sensor is disposed connects the urea supply pump unit and the urea water injection unit,
When the temperature sensor detects the temperature of the urea water at 34 degrees or more, the urea tank vacuum cooling system of the exhaust gas nitrogen oxide reduction device in which the vacuum cooling ejector is operated while the vacuum / circulation pump is operated.
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